Caractéristiques de base des structures sensorielles

Une façon de classer les structures sensorielles est par les stimuli auxquels elles répondent normalement ; ainsi, il existe des photorécepteurs (pour la lumière), des mécanorécepteurs (pour la déformation ou la flexion), des thermorécepteurs (pour la chaleur), des chimiorécepteurs (par exemple, pour les odeurs chimiques) et des nocicepteurs (pour les stimuli douloureux). Cette classification est utile car elle montre clairement que divers organes sensoriels peuvent avoir des caractéristiques communes dans la manière dont ils convertissent (transforment) l’énergie du stimulus en impulsions nerveuses. Ainsi, les cellules auditives et les récepteurs vestibulaires (équilibre) de l’oreille, ainsi que certains récepteurs de la peau, réagissent tous de manière similaire à un déplacement mécanique (distorsion). Comme bon nombre des mêmes principes s’appliquent à d’autres animaux, leurs récepteurs peuvent être étudiés comme des modèles des sens humains. En outre, de nombreux animaux sont dotés de récepteurs spécialisés qui leur permettent de détecter des stimuli que les humains ne peuvent pas percevoir. La vipère noire, par exemple, possède un récepteur d’une sensibilité exquise à la lumière infrarouge « invisible ». Certains insectes possèdent des récepteurs pour la lumière ultraviolette et pour les phéromones (attractifs sexuels chimiques et aphrodisiaques uniques à leur propre espèce), dépassant ainsi également les capacités sensorielles de l’homme.

Qu’importe leur forme anatomique spécifique, tous les organes des sens partagent des caractéristiques de base :

(1) Tous les organes des sens contiennent des cellules réceptrices qui sont spécifiquement sensibles à une classe d’énergies de stimulus, généralement dans une gamme d’intensité restreinte. Une telle sélectivité signifie que chaque récepteur a son propre stimulus « adéquat » ou approprié ou normal, comme, par exemple, la lumière est le stimulus adéquat pour la vision. Toutefois, d’autres énergies (stimuli « inadéquats ») peuvent également activer le récepteur si elles sont suffisamment intenses. Ainsi, on peut « voir » une pression lorsque, par exemple, le pouce est placé sur un œil fermé et que l’on voit un point lumineux (phosphène) dans le champ visuel à une position opposée à l’endroit touché.

(2) Le mécanisme sensible pour chaque modalité est souvent localisé dans le corps au niveau d’une membrane ou d’une surface réceptrice (comme la rétine de l’œil) où se trouvent les neurones transducteurs (cellules sensorielles). Souvent, l’organe sensoriel incorpore des structures accessoires pour guider l’énergie stimulante vers les cellules réceptrices ; ainsi, la cornée et le cristallin normalement transparents de l’œil focalisent la lumière sur les neurones sensoriels de la rétine. Les cellules nerveuses rétiniennes elles-mêmes sont plus ou moins protégées des sources d’énergie non visuelles par la structure environnante de l’œil.

(3) Les transducteurs primaires ou cellules sensorielles de toute structure réceptrice se connectent normalement (synapse) avec les cellules nerveuses secondaires, entrantes (afférentes) qui transportent l’influx nerveux. Dans certains récepteurs, comme la peau, les cellules primaires individuelles possèdent des structures filiformes (axones) qui peuvent atteindre plusieurs mètres de long, s’étendant de la surface de la peau aux tissus sous-cutanés jusqu’à la moelle épinière. C’est là que chaque axone de la peau se termine et fait synapse avec le neurone suivant (de deuxième ordre) de la chaîne. En revanche, chaque cellule réceptrice primaire de l’œil possède un axone très court, entièrement contenu dans la rétine, qui fait synapse avec un réseau de plusieurs types de neurones de deuxième ordre appelés cellules internunciales, qui font à leur tour synapse avec des neurones de troisième ordre appelés cellules bipolaires, toujours dans la rétine. Les axones des cellules bipolaires s’étendent de manière afférente au-delà de la rétine, quittant le globe oculaire pour former le nerf optique, qui pénètre dans le cerveau pour établir d’autres connexions synaptiques. Si l’on considère ce système visuel dans son ensemble, on peut dire que la rétine est une partie étendue du cerveau sur laquelle la lumière peut directement tomber.

À partir de ces nerfs afférents, des neurones d’ordre encore supérieur établissent des connexions de plus en plus complexes avec des voies anatomiquement séparées du tronc cérébral et des parties plus profondes du cerveau (par ex, le thalamus) qui aboutissent finalement à des zones de réception spécifiques dans le cortex cérébral (l’enveloppe externe alambiquée du cerveau). Les différentes zones de réception sensorielle sont localisées dans des régions particulières du cortex – par exemple, les lobes occipitaux à l’arrière du cerveau, les lobes occipitaux à l’arrière du cerveau pour la vision, les lobes temporaux sur les côtés pour l’audition, et les lobes pariétaux vers le sommet du cerveau pour la fonction tactile.

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